Билет №6 1) Язык программирования промышленных контроллеров LD 2) Особенности использования шин в управляющих ВМ

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Билет №1. 1) Программирование микроконтроллеров. Типы программ, их описание и взаимодействие в системах реального времени. 2) MODBUS. Краткое описание ключевых моментов протокола Программирование микроконтроллеров является в большинстве случаев программированием систем реального времени. В программировании для систем реального времени различаются три типа программ. Рассмотрим эти три типа программ. 1. Прикладные программы. Это программы, которые выполняют обработку записей или сообщений. Они соответствуют программам обработки данных в обычных системах и уникальны для каждой системы. Последовательности команд ввода-вывода входят в них только в форме макрокоманд, передающих управление программе, управляющей вводом-выводом, или программе-монитору, которая в рассматриваемых системах является частью управляющих программ. 2. Управляющие программы. Эти программы координируют и распределяют во времени работу прикладных программ, а также выполняют служебные функции для них. Можно рассматривать прикладные программы как подпрограммы основной управляющей программы. Управляющие программы обрабатывают операции ввода и вывода и задают очередность сообщений и данных. Они должны координировать и оптимизировать функционирование ЭВМ в условиях меняющихся нагрузок. Они обрабатывают прерывания, а также обеспечивают работу при возникновении ошибок и аварийных ситуаций. 3. Обеспечивающие программы. Принципиально работоспособная система состоит из прикладных и управляющих программ. Однако необходим еще третий набор программ для начального пуска системы и для поддержания ее нормального функционирования. Эти программы называются обеспечивающими и включают средства отладки программ, программы генерации данных, средства моделирования оконечных устройств, диагностику и т.д. Стандартные MODBUS-порты в контроллерах обычно используют RS-232 или RS-485 совместимый последовательный интерфейс. Контроллеры могут быть соединены напрямую или через модем. Контроллеры соединяются, используя технологию главный – подчиненный, при которой только одно устройство (главный) может инициировать передачу (сделать запрос). Другие устройства (подчиненные) передают запрашиваемые главным устройством данные или производят запрашиваемые действия. Типичное главное устройство включает в себя ведущий (HOST) процессор. Типичное подчиненное устройство – программируемый контроллер. Главный может адресоваться к индивидуальному подчиненному или может инициировать широкую передачу сообщения на все подчиненные устройства. Подчиненное устройство возвращает сообщение в ответ на запрос, адресуемый именно ему. Ответы не возвращаются при широковещательном запросе от главного. В сетях MODBUS может быть использован один из двух способов передачи: ASCII или RTU. Режим ASCII. При использовании ASCII-режима каждый байт сообщения передается как два ASCII символа. Главное преимущество этого способа – время между передачей символов может быть до 1 сек. без возникновения ошибок при передаче. Система кодировки: шестнадцатиричная, ASCII-символы 0-9, A-F. Режим RTU. В RTU режиме данные передаются в виде 8-разрядных двоичных символов. Каждое сообщение начинается с интервала тишины, равного времени передачи 3,5 символов (байтов) при данной скорости передачи в сети, после чего передается байт адреса ведомого устройства (Slave) в диапазоне 1 – 247. Нулевой адрес обращения зарезервирован для одновременной передачи всем подчиненным (широковещательная передача). Вслед за последним передаваемым символом также следует интервал тишины продолжительностью не менее 3,5 символов.

Билет 2. И 5

Языки программирования промышленных контроллеров.

CAN интерфейс описание , где используется.

Языки программирования промышленных контроллеров.

Диаграммы SFC.

Диаграммы SFC являются высокоуровневым графическим инструментом. Благодаря SFC идея превращения модели системы в законченную программу стала реальностью. Целью применения SFC является разделение задачи на простые этапы с формально определенной логикой работы системы. SFC дает возможность быстрого построения прототипа системы без программирования. Причем для отработки верхнего уровня не требуется детальное описание действий, так же как и привязка к конкретным аппаратным средствам

2Список инструкций IL. Язык IL (Instruction list) дословно — список инструкций. Это типичный ассемблер с аккумулятором и переходами по меткам. Набор инструкций стандартизован и не зависит от конкретной целевой платформы. Язык IL позволяет работать с любыми типами данных, вызывать функции и функциональные блоки, реализованные на любом языке. Таким образом, на IL можно реализовать алгоритм любой сложности, хотя текст будет достаточно громоздким.

3Структурированный текст ST. Язык ST (Structured Text) — это язык высокого уровня. Синтаксически ST представляет собой несколько адаптированный язык Паскаль. Вместо процедур Паскаля в ST используются компоненты программ стандарта МЭК.

4Релейные диаграммы LD. Язык релейных диаграмм LD (Ladder Diagram) или релейно-контактных схем (РКС) — графический язык, реализующий структуры электрических цепей. Графически LD-диаграмма представлена в виде двух вертикальных шин питания. Между ними расположены цепи, образованные соединением контактов (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4. Схема LD из одной цепи

Нагрузкой каждой цепи служит реле. Каждое реле имеет контакты, которые можно использовать в других цепях.

Логически последовательное (И), параллельное (ИЛИ) соединение контактов и инверсия (НЕ) образуют базис Буля. В результате LD идеально подходит не только для построения релейных автоматов, но и для программной реализации комбинационных логических схем. Благодаря возможности включения в LD функций и функциональных блоков, выполненных на других языках, сфера применения языка практически не ограничена.

Функциональные диаграммы FBD. FBD (Function Block Diagram) — это графический язык программирования. Диаграмма FBD очень напоминает принципиальную схему электронного устройства на микросхемах В отличии от LD “проводники” в FBD могут проводить сигналы (передавать переменные) любого типа (логический, аналоговый, время и т.д.). Иногда говорят, что в релейных схемах соединительные проводники передают энергию.

Контроллер локальной сети (CAN) был разработан автомобильной фирмой Robert Bosh в 1980 году. Этот интерфейс нашел широкое применение в автомобильной технике, системах автоматизации, медицинской технике и т.п. CAN соответствует семиуровневой эталонной модели иерархического представления сети открытых систем (OSI) и поддерживает ее два нижних уровня. Физический уровень CAN дает возможность оптимизировать протокол связи для различных сред передачи данных (витая пара, однопроводная линия, оптический кабель, радиоканал, инфракрасное излучение). Международная Организация Стандартов (ISO) и Общество Автомобильных Инженеров (SAE) определили некоторые протоколы связи CAN интерфейса для двух нижних уровней эталонной модели иерархического представления сети:

ISO11898 – стандарт для высокоскоростных приложений;

ISO11519 – стандарт для низкоскоростных приложений;

J1939 (SAE) – использование CAN в автомобильных приложениях.

Все три протокола определяют пятивольтовую дифференциальную физическую линию связи. Верхние уровни сетевой модели должны быть поддержаны программным обеспечением. В CAN протоколе сообщения не являются адресными, т.е. сообщения не адресуются от одного узла к другому. Сообщение содержит идентификатор источника и собственно данные. Все узлы CAN сети могут принять каждое сообщение на шине и самостоятельно определить: данное сообщение должно быть отвергнуто или обработано.

Билет 3. Язык программирования промышленных контроллеров SFC. Описание, возможности использования.
Реализация асинхронного интерфейса передачи данных.

Диаграммы SFC.

На физическом уровне последовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных международных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A и RS-485.

В перечисленных стандартах сигнал представляется потенциалом. Существуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по общей цепи передатчик-приемник — “токовая петля” и MIDI. Для связи на короткие расстояния приняты стандарты беспроводной инфракрасной связи. Наибольшее распространение в персональных компьютерах получил простейший из перечисленных — стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяется RS-485, а также RS-422A, встречающийся и в некоторых принтерах.

Билет 4

Язык программирования IL

Список инструкций IL. Язык IL (Instruction list) дословно — список инструкций. Это типичный ассемблер с аккумулятором и переходами по меткам. Набор инструкций стандартизован и не зависит от конкретной целевой платформы. Язык IL позволяет работать с любыми типами данных, вызывать функции и функциональные блоки, реализованные на любом языке. Таким образом, на IL можно реализовать алгоритм любой сложности, хотя текст будет достаточно громоздким.

Выбор управляющей ЭВМ

В качестве управляющих ЭВМ могут использоваться как универсальные ЭВМ (например, PC-подобные в промышленном исполнении, специализированные управляющие ЭВМ), так и промышленные контроллеры, а также встраиваемые системы, выполненные на базе однокристальных микроконтроллеров (однокристальные ЭВМ [2]) или цифровых сигнальных процессоров (реже используются программируемые логические матрицы).

К достоинствам управляющих ЭВМ на базе универсальных ВМ можно отнести следующее: возможность использования стандартных языков программирования ЭВМ; доступность программного обеспечения; высокие вычислительные мощности подобных систем. К недостаткам следует отнести отсутствие в таких ЭВМ разветвленных средств ввода/вывода. Здесь будет необходимо подключать разработанные для данной ЭВМ модули расширения. Такие решения могут оказаться достаточно дорогими в реализации.

К достоинствам промышленных контроллеров следует отнести наличие для них готовых блоков всевозможных интерфейсов и устройств ввода/вывода, а также простых конструктивных решений для сборки таких систем. К недостаткам подобных систем следует отнести необходимость приобретения специализированного программного обеспечения, а также невысокое быстродействие таких систем при использовании специализированных языков программирования (так как в них уже прошита операционная среда для поддержки языков программирования).

К достоинствам управляющих ЭВМ на базе однокристальных микроконтроллеров следует отнести, в первую очередь, невысокую стоимость подобных систем, высокое быстродействие при решении задач управления, наличие большого количества встроенных устройств и интерфейсов. К недостаткам можно отнести необходимость приобретения специализированного программного обеспечения, а также необходимость разработки электроники связи их с объектами управления.

Билет №6 1) Язык программирования промышленных контроллеров LD 2) Особенности использования шин в управляющих ВМ

Рисунок 5.4. Схема LD из одной цепи

Нагрузкой каждой цепи служит реле. Каждое реле имеет контакты, которые можно использовать в других цепях.

2.В реальных системах на роль ведущего вправе одновременно претендовать сразу несколько из подключенных к шине устройств, однако управлять шиной в каждый момент времени может только одно из них. Чтобы исключить конфликты, шина должна предусматривать определенные механизмы арбитража запросов и правила предоставления шины одному из запросивших устройств. Решение обычно принимается на основе приоритетов претендентов. Каждому потенциальному ведущему присваивается определенный уровень приоритета, который может оставаться неизменным (статический или фиксированный приоритет) либо изменяться по какому-либо алгоритму (динамический приоритет).

Основной недостаток статических приоритетов в том, что устройства, имеющие высокий приоритет, в состоянии полностью блокировать доступ к шине устройств с низким уровнем приоритета. Системы с динамическими приоритетами дают шанс каждому из запросивших устройств рано или поздно получить право на управление шиной, то есть в таких системах реализуется принцип равнодоступности.

Наибольшее распространение получили следующие алгоритмы динамического изменения приоритетов:

— Простая циклическая смена приоритетов. Здесь после каждого цикла арбитража все приоритеты понижаются на один уровень, при этом устройство, имевшее ранее низший уровень приоритета, получает наивысший приоритет.

— Циклическая смена приоритетов с учетом последнего запроса. Здесь все возможные запросы упорядочиваются в виде циклического списка. После обработки очередного запроса обслуженному ведущему назначается низший уровень приоритета. Следующее в списке устройство получает наивысший приоритет, а остальным устройствам приоритеты назначаются в убывающем порядке, согласно их следованию в циклическом списке.

— Смена приоритетов по случайному закону. В этом случае после очередного цикла арбитража с помощью генератора псевдослучайных чисел каждому ведущему присваивается случайное значение уровня приоритета.

— Схема равных приоритетов, где при поступлении к арбитру нескольких запросов каждый из них имеет равные шансы на обслуживание. Возможный конфликт разрешается арбитром. Такая схема принята в асинхронных системах.

— Алгоритм наиболее давнего использования, где после каждого цикла арбитража наивысший приоритет присваивается ведущему, который дольше, чем другие, не использовал шину.

№7
1,Общие способы последовательной передачи данных
2, Язык программирования промышленных контроллеров ST. Описание, возможности использования.

Последовательная передача данных может осуществляться в асинхронном или синхронном режимах. При асинхронной передаче каждому байту предшествует старт-бит, сигнализирующий приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками. Так работает, например UART (универсальный асинхронный приемо-передатчик). Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена

Синхронный режим передачи предполагает постоянную активность канала связи. Посылка начинается с синхробайта, за которым сразу же следует поток информационных бит. Если у передатчика нет данных для передачи, он заполняет паузу непрерывной посылкой байтов синхронизации. Очевидно, что при передаче больших массивов данных накладные расходы на синхронизацию в данном режиме будут ниже, чем в асинхронном. Однако в синхронном режиме необходима внешняя синхронизация приемника с передатчиком, поскольку даже малое отклонение частот приведет к искажению принимаемых данных. Внешняя синхронизация возможна либо с помощью отдельной линии для передачи сигнала синхронизации, либо с использованием самосинхронизирующего кодирования данных, при котором на стороне приемника из принятого сигнала могут быть выделены импульсы синхронизации. В любом случае синхронный режим требует дорогих линий связи или оконечного оборудования. Изохронная передача напоминает асинхронную, только длина посылки там может быть гораздо больше. Это требует очень жесткого согласования частот передатчика и приемника, что достаточно дорого обходится при аппаратной реализации.

Язык ST (Structured Text) — это язык высокого уровня. Синтаксически ST представляет собой несколько адаптированный язык Паскаль. Вместо процедур Паскаля в ST используются компоненты программ стандарта МЭК. В большинстве комплексов программирования ПЛК язык ST по умолчанию предлагается для описания действий и условий переходов SFC. Это действительно максимально мощный тандем, позволяющий эффективно решать любые задачи.

Билет 8

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 484; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!